состав для защиты металлов от коррозии и солеотложений

Классы МПК:C23F11/08 в прочих растворах 
Автор(ы):, , , , ,
Патентообладатель(и):Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2011-09-23
публикация патента:

Изобретение относится к составам для ингибирования коррозии и солеотложений в теплообменном оборудовании систем технического водоснабжения, для приготовления смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) и межоперационной защиты узлов и деталей из черных и цветных металлов. Состав включает триполифосфат натрия и азотсодержащее соединение, также дополнительно содержит 2-гидроксиэтилметакрилат и сахарозу, а в качестве азотсодержащего соединения - продукт конденсации борной кислоты с моноэтаноламином и смесью жирных кислот предельного и непредельного ряда с углеводородным радикалом С26 при мольном соотношении 1:5:3 соответственно, при следующем соотношении компонентов, мас.%: триполифосфат натрия 10,0-20,0; продукт конденсации борной кислоты с моноэтаноламином и смесью жирных кислот 70,0-80,02; 2-гидроксиэтилметакрилат 2,0-4,0 и сахароза 6,0-8,0. Технический результат: повышение эффективности защиты от коррозии и отложения солей теплообменного оборудования из цветных металлов. 3 табл.

Формула изобретения

Состав для защиты металлов от коррозии и солеотложений, включающий триполифосфат натрия и азотсодержащее соединение, отличающийся тем, что он дополнительно содержит 2-гидроксиэтилметакрилат и сахарозу, а в качестве азотсодержащего соединения - продукт конденсации борной кислоты с моноэтаноламином и смесью жирных кислот предельного и непредельного ряда с углеводородным радикалом С26 при мольном соотношении 1:5:3 соответственно, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

триполифосфат натрия 10,0-20,0
продукт конденсации борной кислоты состав для защиты металлов от коррозии и солеотложений, патент № 2462538
с моноэтаноламином и смесью жирных кислот 70,0-80,02
2-гидроксиэтилметакрилат 2,0-4,0
сахароза 6,0-8,0

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к составам для ингибирования коррозии и солеотложений в теплообменном оборудовании систем технического водоснабжения, для приготовления смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) и межоперационной защиты узлов и деталей из черных и цветных металлов.

Известен состав для защиты металлов от коррозии и солеотложений, содержащий, мас.%: триполифосфат натрия (ТПФ) - 83,4, хлорид хрома - 8,3 и аминокислоты или их соли - 8,3 (Алцыбеева А.И., Левин С.З. Ингибиторы коррозии металлов. - Л.: Химия, 1968. - С.119).

Недостатком данного состава является его относительно низкая эффективность при защите от коррозии (85-87%) и солеотложений (80-84%) цветных металлов.

Наиболее близким аналогом предложенного технического решения является состав для защиты металлов от коррозии и солеотложений, содержащий, мас.%: триполифосфат натрия 10-20, бензотриазол 30-40 и борат этаноламина 40-60 (RU 2355821 С1, кл. C23F 11/08, 11/14, 14/02, 20.05.2009).

Недостатком данного состава является то, что он не позволяет надолго защитить от коррозии и солеотложений теплообменное оборудование из цветных металлов, так как содержит бензотриазол, являющийся летучим ингибитором.

Техническим результатом изобретения является создание ингибитора, позволяющего повысить эффективность защиты от коррозии и отложения солей теплообменного оборудования из цветных металлов.

Данный результат достигается тем, что состав для защиты металлов от коррозии и солеотложений, включающий триполифосфат натрия и азотсодержащее соединение, дополнительно содержит 2-гидроксиэтилметакрилат и сахарозу, а в качестве азотсодержащего соединения - продукт конденсации борной кислоты с моноэтаноламином и смесью жирных кислот предельного и непредельного ряда с углеводородным радикалом С26 при мольном соотношении 1:5:3 соответственно при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Триполифосфат натрия 10,0-20,0
Продукт конденсации борной кислоты состав для защиты металлов от коррозии и солеотложений, патент № 2462538
с моноэтаноламином и смесью жирных кислот 70,0-80,0
2-гидроксиэтилметакрилат 2,0-4,0
Сахароза 6,0-8,0

Отличительной особенностью предложенного технического решения является то, что введение указанного продукта конденсации, 2-гидроксиэтилметакрилата и сахарозы при заявленном соотношении компонентов позволяет получить состав, позволяющий надежно защитить системы оборотного водоснабжения из цветных металлов от коррозии и солеоотложений на срок не менее двух лет.

ТПФ (Na2P3O10) является продуктом переработки термической ортофосфорной кислоты и имеет следующие физико-химические показатели (ГОСТ 13493-86 с изменениями 1, 2, 3):

массовая доля пятиокиси фосфора, % не менее 56,5
массовая доля триполифосфата натрия, % не менее 92,0
массовая доля первой формы триполифосфата натрия, % не более 10,0
массовая доля железа, % не более 0,02
массовая доля нерастворимых в воде веществ, % не более 0,13
pH 1%-ного водного раствора 9,7±0,3

Способ получения продукта конденсации заключается в следующем.

В реактор, снабженный мешалкой, насадкой Дина-Старка, обратным холодильником и термометром, загружают смесь жирных кислот предельного и непредельного ряда с углеводородным радикалом С26 и моноэтаноламин (МЭА), соответствующий ТУ 2423-159-00203335-2004. Реакционную массу нагревают при перемешивании до 80-90°С, после чего вводят борную кислоту (ГОСТ 18704-78) и поднимают температуру реакционной смеси до 150-160°С, выдерживая ее при этой температуре в течение 2,0-2,5 ч до образования однородной массы с аминным числом не менее 40 мг HCl/г. Мольное соотношение борная кислота: МЭА: смесь жирных кислот составляет 1:5:3.

В качестве смеси жирных кислот используют низкомолекулярные жирные кислоты растительных масел (подсолнечного, соевого, рапсового, льняного и т.д.) ряда С2 6 или синтетические жирные кислоты (СЖК) соответствующих фракций. Применение жирных кислот ряда C8 и выше при синтезе не позволяет получить водорастворимые продукты.

Полученные продукты конденсации представляют собой жидкости от желтого до коричневого цвета и имеют следующие характеристики.

Кинематическая вязкость при 100°С, сСт - не более 65,0.

Аминное число, мг HCl/г - не менее 40.

Зольность, % - отсутствует.

Температура вспышки в открытом тигле, °С - не ниже 200.

2-Гидроксиэтилметакрилат (C6CH10 O3) получают реакцией этерификации метакриловой кислоты этиленгликолем:

СН2=С(СН3 )СООН+ОНСН2СН2ОНсостав для защиты металлов от коррозии и солеотложений, патент № 2462538 СН2=С(CH3)COOCH2CH 2OH+H2O

Представляет собой прозрачную жидкость с относительной плотностью 1,08 г/см3 (20°С), температурой вспышки 101°С, температурой кипения 250°С и молекулярной массой 130,14 а.е.м.

Сахароза (C 12H22O11) - кристаллическое вещество белого цвета с молекулярной массой 342,3 а.е.м. и относительной плотностью 1,5879 г/см3 (15°С). Растворимость, г/100 г: 179 (0°С) и 487 (100°С) в воде, 0,9 (20°С) в этаноле.

В промышленности сахарозу получают из сахарной свеклы. Для этого ее разрезают на тонкие стружки и извлекают сахарозу и другие растворимые вещества горячей водой (диффузия). Полученный раствор, содержащий 12-15% сахарозы, обрабатывают известью (дефекация). При этом нейтрализуются и частью осаждаются свободные кислоты (щавелевая, лимонная), а также фосфаты, белковые и красящие вещества свеклы. Раствор, содержащий избыток извести, обрабатывают углекислотой (сатурация). Образующийся карбонат кальция, адсорбировавший примеси, отделяют на вакуум-фильтре, после чего раствор подвергают повторной дефекации и сатурации. Очищенный раствор упаривают в вакуум-аппаратах. Сахарозу выделяют из охлажденного раствора в виде мелких кристаллов, которые центрифугированием отделяют от маточного раствора.

Предложенный состав получают последовательным смешением триполифосфата натрия с продуктом конденсации, 2-гидроксиэтилметакрилатом и сахарозой. Рабочая концентрация полученного ингибитора в воде составляет 2-3 мас.%.

Композиции образцов предложенного состава для защиты от коррозии и солеотложений представлены в табл.1. Примеры 4 и 5 являются контрольными.

Коррозионные испытания образцов из углеродистой стали марки Ст.10 и цветных металлов проводили в искусственной воде на основе оборотной промышленной воды, имевшей следующий состав, мг/л: CaCl2 - 294,8; NaCl2 - 36,0; Na2SO4 - 391,4; NaOH - 38,0.

Коррозионные испытания выполняли с помощью потенциостата П-5848 на вращающемся дисковом электроде при скорости движения воды 1 м/с, температуре 20°С и концентрации состава 2,0 мас.% (табл.2).

Испытания на способность состава предотвращать отложения солей осуществляли в ультратермостате при 60°С и времени выдержки 5 ч. Исследования проводили в природной грунтовой воде с общей жесткостью 15,2 мг-экв/л, содержащей НСО3состав для защиты металлов от коррозии и солеотложений, патент № 2462538 - - 5,4 мг-экв/л и Ca2+ - 9,8 мг-экв/л (табл.3).

Использование предложенного состава позволит надежно защитить теплообменное оборудование из черных и цветных металлов систем оборотного технического водоснабжения от коррозии и солеотложений.

Таблица 1
Компоненты Содержание компонентов по примерам, мас.%
12 34 5
ТПФ 10,0 15,020,0 21,09.0
Продукт конденсации борной кислоты с МЭА и смесью жирных кислот растительных масел ряда С26 при мольном соотношении 1:5:3 80,0 состав для защиты металлов от коррозии и солеотложений, патент № 2462538 70,0 69,0 состав для защиты металлов от коррозии и солеотложений, патент № 2462538
Продукт конденсации борной кислоты с МЭА и СЖК фракции С2 6 при мольном соотношении 1:5:3 состав для защиты металлов от коррозии и солеотложений, патент № 2462538 75,0 состав для защиты металлов от коррозии и солеотложений, патент № 2462538 состав для защиты металлов от коррозии и солеотложений, патент № 2462538 81,0
2-Гидроксиэтилметакрилат 4,0 3,02,0 1,05,0
Сахароза 6,07,0 8,09,0 5,0

Таблица 2
Результаты коррозионных испытаний предложенного состава
Показатель Вода, содержащая предложенный состав по примерам Вода, содержащая состав по прототипу Вода
1 2 34 5
Скорость коррозии стали Ст.10, мА/см2 0,300,29 0,280,35 0,300,30-0,33 3,47
Коррозионное воздействие на металлы по потере массы при 88±2°С (336 ч), г/м2/сутки: состав для защиты металлов от коррозии и солеотложений, патент № 2462538 состав для защиты металлов от коррозии и солеотложений, патент № 2462538 состав для защиты металлов от коррозии и солеотложений, патент № 2462538 состав для защиты металлов от коррозии и солеотложений, патент № 2462538 состав для защиты металлов от коррозии и солеотложений, патент № 2462538 состав для защиты металлов от коррозии и солеотложений, патент № 2462538 состав для защиты металлов от коррозии и солеотложений, патент № 2462538
медь Ml0,02 0,0180,016 0,024 0,0180,12 2,8
латунь Л-620,053 0,0520,05 0,060,05 0,151,9
припой ПОС-40-2 0,2 0,180,17 0,250,17 0,322,4
алюминий АК-6М2 0,1 0,090,08 0,140,08 0,262,3
чугун СЧ-25 0,040,035 0,030,046 0,030,05 1,8
сталь 200,04 0,0360,032 0,047 0,0320,043 1,7
Защитная эффективность, % 9697 9894 9694-96 -

Таблица 3
Степень защиты Z (%) от солеотложений в природной грунтовой воде при 60°С
Среда, концентрация ингибитора, мас.% Общая жесткость, мг-экв/л НСО3состав для защиты металлов от коррозии и солеотложений, патент № 2462538 -

мг-экв/л
Са2+

мг-экв/л
Z
Исходная вода15,2 5,4 9,8-
Прототип 0,5 10,23,8 6,467
1,0 12,94,8 8,185
2,0 14,95,3 9,698
Предложенный состав0,5 12,94,4 8,585
1,0 14,65,0 9,696
2,0 15,25,4 9,8100

Класс C23F11/08 в прочих растворах 

нейтрализатор сероводорода и меркаптанов -  патент 2479615 (20.04.2013)
способ и устройство для предотвращения коррозии в системах горячего водоснабжения -  патент 2475568 (20.02.2013)
охлаждающая жидкость для двигателей внутреннего сгорания -  патент 2470059 (20.12.2012)
ингибитор коррозии металлов -  патент 2462539 (27.09.2012)
ингибирующая коррозию смесь и материалы покрытия, содержащие ингибирующую коррозию смесь -  патент 2315074 (20.01.2008)
способ подавления роста сульфатвосстанавливающих бактерий -  патент 2268593 (27.01.2006)
способ защиты черных металлов от коррозии в водных солевых средах -  патент 2265676 (10.12.2005)
ингибитор коррозии для антифризов -  патент 2241784 (10.12.2004)
ингибитор коррозии для антифризов -  патент 2232209 (10.07.2004)
состав для нейтрализации сероводорода, подавления роста сульфатвосстанавливающих бактерий и ингибирования коррозии в нефтепромысловых средах -  патент 2228946 (20.05.2004)